Calculadora de capacidad de batería: mAh, Wh y autonomía

La capacidad de una batería puede describir carga eléctrica o energía almacenada. Los amperios-hora miden carga: una batería de 10 Ah puede idealmente suministrar un amperio durante diez horas, dos durante cinco horas u otra combinación equivalente de corriente y tiempo. Los miliamperios-hora expresan la misma magnitud a menor escala: 1 Ah equivale a 1,000 mAh. Los teléfonos y pequeños dispositivos suelen usar mAh, mientras que las baterías grandes de plomo-ácido y litio suelen indicar Ah. Los vatios-hora tienen en cuenta el voltaje y describen la energía más directamente. Multiplica los amperios-hora por el voltaje nominal de la batería para obtener vatios-hora. Una batería de 12 voltios y 10 amperios-hora almacena nominalmente 120 Wh. Multiplicar los vatios-hora por 3,600 los convierte en julios, porque un vatio es un julio por segundo y una hora contiene 3,600 segundos. Esta calculadora obtiene las cuatro magnitudes a partir de corriente constante, tiempo requerido y voltaje. El resultado matemático es un mínimo ideal. Las baterías reales no entregan todos sus amperios-hora nominales en cualquier condición. La capacidad cambia con la tasa de descarga, temperatura, edad, química y voltaje de corte. Las baterías de plomo-ácido presentan un efecto Peukert especialmente intenso a corrientes altas. Las de litio suelen conservar más de su capacidad nominal, pero también pierden energía útil por resistencia interna y límites de protección. Convertidores, cableado y reguladores también consumen energía. Es habitual añadir un margen de reserva tras calcular la capacidad ideal. El voltaje debe ser el nominal del conjunto, no necesariamente el de los terminales a plena carga. Una celda de ion de litio suele tener un valor nominal de 3.6 o 3.7 voltios aunque alcance 4.2 voltios cargada. Las celdas en serie suman voltaje y mantienen los Ah. En paralelo mantienen el voltaje y suman Ah. Con celdas idénticas, los vatios-hora se suman en ambos casos, por lo que Wh resulta útil para comparar conjuntos de distintos voltajes. La corriente debe representar la carga media durante el periodo previsto. Los dispositivos con ciclos de trabajo variables pueden modelarse mediante una media ponderada: multiplica cada corriente de funcionamiento por la fracción de tiempo en ese estado y suma los productos. Los picos de arranque quizá influyan poco en la energía media, pero pueden exigir una batería y un cableado capaces de suministrarlos con seguridad. Utiliza el resultado para dimensionamiento inicial, comparación y presupuesto energético. Después consulta la ficha técnica de la batería candidata a la tasa de descarga y temperatura previstas, aplica la eficiencia de conversión, conserva la reserva de carga deseada y contempla el envejecimiento. Las baterías pueden suministrar corrientes peligrosas y requieren protección, carga, fusibles, diseño térmico y manejo adecuados a su química.